1、电工学2第第2 2章章 模拟集成模拟集成电路及应用电路及应用电子技术电子技术 第第2 2章章 模拟集成电路及应用模拟集成电路及应用2.1 2.1 集成运算放大器集成运算放大器2.2 2.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈2.3 2.3 集成运放的线性应用集成运放的线性应用2.4 2.4 集成运放的非线性应用集成运放的非线性应用2.5 2.5 模拟乘法器及其应用模拟乘法器及其应用2.6 2.6 模拟集成功率放大器及其应模拟集成功率放大器及其应用用特殊问题特殊问题:R2、RE2:为设置合适的为设置合适的Q点而增加。点而增加。1.前后级前后级Q点点相互影响相互影响:+UCCuoRC2T2uiR
2、C1R1T1R2RE2直接耦合电路的特殊问题直接耦合电路的特殊问题2.零点漂移零点漂移:uot0 当当 u ui i=0=0 时：时：特殊问题特殊问题:uiRC1R1T1R2+UCCuoRC2T2RE2有时会将有时会将信号淹没信号淹没1.结构结构:对称对称uoui1+UCCRCR1T1RBRCR1T2RBui2基本型差动放大器基本型差动放大器2.抑制零漂的原理抑制零漂的原理:uo=uC1-uC2 =0uo=(uC1+uC1 )-(uC2+uC2)=0当当ui1=ui2 =0 时时：当温度变化时：当温度变化时：uoui1+UCCRCR1T1RBRCR1T2RBui21.结构结构:为了使左右平衡，
3、为了使左右平衡，可设置调零电位器可设置调零电位器:ui1uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEERE双电源长尾式差放双电源长尾式差放2.静态分析静态分析:温度温度TICIE =2ICUEUBEIBIC1).RE 抑制抑制温度漂移温度漂移ui1=ui2=0自动稳定自动稳定RE:强负反馈作用强负反馈作用ui1uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEERE2).Q点的计算点的计算:直流通路直流通路IC1=IC2=IC=IB UC1=UC2=UCCICRC UE1=UE2=IBRBUBE UCE1=UCE2=UC1UE1IC1IC2IBIBIEEBBEEEBR)1(2RUUI ui1
4、uo+UCCRCT1RBRCT2RBui2-UEERE3.动态分析动态分析:1)输入信号分类输入信号分类1 差模输入差模输入:ui1=-ui2=ud差模电压放大倍数差模电压放大倍数:共模输入共模输入:2ui1=ui2=uC共模电压放大倍数共模电压放大倍数:共模抑制比共模抑制比:KCMRR=KCMRR(dB)=(分贝分贝)（Common-Mode Rejection Ratio)(differential mode)(common mode)dodduuA coccuuA cdAAcdAAlog203 任意输入任意输入:ui1,ui2差模分量差模分量:共模分量共模分量:uduCui1=uC+ud
5、ui2=uC-ud 叠加叠加分解分解2ui1-ui2=2ui1+ui2=例题例题:ui1=20 mv,ui2=10 mv 则：则：ud=5mv,uc=15mv ui1=15mv+5mv,ui2=15mv-5mv输入端输入端 接法接法双端双端单端单端输出端输出端 接法接法双端双端单端单端双端输出：双端输出：Ad =Ad1单端输出：单端输出：差模电压放大倍数：差模电压放大倍数：1ddA21A ui1+UCCui2uoC1B1C2EB2RCT1RBRCT2RBIC3-UEE差放电路的几种接法差放电路的几种接法 信号输入方式信号输入方式+V+VCCCCu uo ou ui i1 1R RC CR R1
6、 1T T1 1R RB BR RC CR R1 1T T2 2R RB Bu ui i2 2.共模输入信号共模输入信号 u ui i1 1=u ui i2 2=u uC C （大小相等（大小相等,极性相同）极性相同）理想情况：理想情况：u ui i1 1=u ui i2 2 u uC C1 1=UcUc2 2 u uo o=0=0 A AC C=0=0 共模电压放大倍数：共模电压放大倍数：（很小，（很小，11M1M,有的可达有的可达100100M M 以上。以上。(4)(4)输出电阻输出电阻r ro or ro o =几几-几十几十。2.2.集成运放的主要参数集成运放的主要参数(5)(5)输
7、入失调电压输入失调电压U UIO IO:反映差动反映差动输入级的不对称程度输入级的不对称程度(10)(10)最大差模输入电压最大差模输入电压U UIDMIDM(9)(9)最大共模输入电压最大共模输入电压U UICMICM(6)(6)输入失调电流输入失调电流I IIOIO(7)(7)输入偏置电流输入偏置电流I IIBIB(8)(8)输入失调电压温漂输入失调电压温漂d dU UIOIO/dT/dT3.3.集成运放的分类集成运放的分类按用途分按用途分通用型通用型低功耗型低功耗型高精度、低漂移型高精度、低漂移型高阻型高阻型1.1.电压传输特性电压传输特性集成运放的电压传输特性是指开环时，输出电压集成运
8、放的电压传输特性是指开环时，输出电压与差模输入电压之间的关系。与差模输入电压之间的关系。即:u uo o=A Au uo o(u u+-u u-)=)=A Au uo ou uidid2.1.3集成运放的电压传输特性集成运放的电压传输特性2.2.理想运放模型理想运放模型（1 1）“虚短虚短”:运放两输入端的电位相等，即运放两输入端的电位相等，即u u+=u u-。u u+u u-=u uo o/A Au uo o=0=0 u u+=u u-理想运放：理想运放：r ridid K KCMRCMR r ro o 0 0A Auouo 结论结论:（2 2）“虚断虚断”:两输入端的输入电流为零，即两输
9、入端的输入电流为零，即i i+=i i-=0 0 。（2 2）理想运放工作在非线性区。）理想运放工作在非线性区。u u+u u 时，时，u uo o=+=+U Uomom u u+u u 时，时，u uo o=U Uom om 3.3.分析运放电路的基本依据分析运放电路的基本依据（1 1）运放工作在线性区。）运放工作在线性区。“虚短虚短”和和“虚断虚断”反馈：反馈：凡是将放大电路输出端的信号（电压凡是将放大电路输出端的信号（电压或电流）的一部分或全部引回到输入端，与或电流）的一部分或全部引回到输入端，与输入信号迭加，就称为输入信号迭加，就称为反馈反馈。若引回的信号削弱了输入信号，就称为若引回的
10、信号削弱了输入信号，就称为负反馈负反馈。若引回的信号增强了输入信号，就称为若引回的信号增强了输入信号，就称为正反馈正反馈。这里所说的信号一般是指交流信号，这里所说的信号一般是指交流信号，所以所以判断正负反馈判断正负反馈，就要判断反馈信号与，就要判断反馈信号与输入信号的相位关系，输入信号的相位关系，同相同相是是正反馈正反馈，反反相相是是负反馈负反馈。2.2.1 2.2.1 反馈的基本概念反馈的基本概念2.2 2.2 放大电路中的负反馈放大电路中的负反馈反馈控制系统举例反馈控制系统举例-炉温控制系统炉温控制系统放大器放大器输出输出输入输入取取+加强输入信号加强输入信号 正反馈正反馈 用于振荡器用于
11、振荡器取取-削弱输入信号削弱输入信号 负反馈负反馈 用于放大器用于放大器开环开环闭环闭环负反馈的作用：负反馈的作用：稳定静态工作点；稳定放大倍数；提稳定静态工作点；稳定放大倍数；提高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。高输入电阻；降低输出电阻；扩展通频带。反馈网络反馈网络叠加叠加反馈反馈信号信号实际被放大信号实际被放大信号反馈框图：反馈框图：反馈电路的反馈电路的三个环节三个环节：放大：放大：dooXXA反馈：反馈：ofXXF叠加：叠加：fidXXX负反馈框图：负反馈框图：基本放大基本放大电路电路A Ao odXoX反馈回路反馈回路F FfXiX+输出信号输出信号输入信号输入信号反馈信号反馈信号
12、差值信号差值信号基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+dooXXA开环放大倍数开环放大倍数ioFXXA闭环放大倍数闭环放大倍数ofXXF反馈系数反馈系数AF=Xo/Xi=Xo /(Xd+Xf)=Xo /(+XoF)=XoA11A+F=A1+AF3.关于反馈深度的讨论关于反馈深度的讨论一般负反馈一般负反馈称为反馈深度称为反馈深度FA 1FAAA 1F时，时，11 )1(FA，FAA 时，时，11 )2(FA深度负反馈深度负反馈正反馈正反馈时，时，11 )3(FA，FAA 自激振荡自激振荡时，时，01 )4(FA，F A1.1.按反馈信号的极性分类及判断按反馈信号的极性分
13、类及判断1.1.负反馈和正反馈负反馈和正反馈正反馈：正反馈：反馈信号的极性与输入信号的极性相反，反馈信号的极性与输入信号的极性相反，即，即反馈的结果增强了原来的输入信号，使即，即反馈的结果增强了原来的输入信号，使净净输入信号输入信号X Xd dX Xi i，这种反馈称为正反馈。，这种反馈称为正反馈。负反馈：负反馈：反馈信号的极性与输入信号的极性相同，反馈信号的极性与输入信号的极性相同，即，即反馈的结果削弱了原来的输入信号，使即，即反馈的结果削弱了原来的输入信号，使净净输入输入信号信号X Xd dX Xi i，这种反馈称为负反馈。，这种反馈称为负反馈。2.22 2.22 反馈放大电路的分类及判断
14、反馈放大电路的分类及判断根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。的不同，可以分为串联反馈和并联反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号串联，即反馈反馈信号与输入信号串联，即反馈信号与输入信号以信号与输入信号以电压电压形式叠加决形式叠加决定净输入电压信号。定净输入电压信号。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号并联，即反馈反馈信号与输入信号并联，即反馈信号与输入信号以信号与输入信号以电流电流形式叠加决形式叠加决定净输入电流信号。定净输入电流信号。串联反馈使电路的输入电阻增大；串联反馈使电路的输入电阻增大；并联反馈使电路的
15、输入电阻减小。并联反馈使电路的输入电阻减小。2 2、按输入端的连接方式分类及判别、按输入端的连接方式分类及判别并联反馈并联反馈串联反馈串联反馈difUUUdifIII3.3.按输出端的取样方式分类及判别按输出端的取样方式分类及判别电压反馈：电压反馈：反馈信号取自输出电压信号。反馈信号取自输出电压信号。电流反馈：电流反馈：反馈信号取自输出电流信号。反馈信号取自输出电流信号。电压电压负负反馈：反馈：可以稳定输出电压、减小输出电阻。可以稳定输出电压、减小输出电阻。电流电流负负反馈：反馈：可以稳定输出电流、增大输出电阻。可以稳定输出电流、增大输出电阻。根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压根据反馈所采
16、样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。反馈和电流反馈。输出取样方式的判别输出取样方式的判别-输出短路法：输出短路法：注意注意:输出端短路时，是将输出端短路时，是将R R L L短路，不一定是对短路，不一定是对 地短路。地短路。电流反馈电流反馈电压反馈电压反馈4 4、按反馈信号的性质分类及判别、按反馈信号的性质分类及判别交流反馈：交流反馈：反馈信号是交流成分。反馈信号是交流成分。直流反馈：直流反馈：反馈信号是直流成分。反馈信号是直流成分。若在反馈网络中若在反馈网络中串接隔直电容串接隔直电容，则可以隔断，则可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。直流，此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两
17、端在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容并联旁路电容，可，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。有的反馈只对交流信号起作用；有的反有的反馈只对交流信号起作用；有的反馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、馈只对直流信号起作用；有的反馈对交、直流信号均起作用。直流信号均起作用。负负反反馈馈电压串联负反馈电压串联负反馈电压并联负反馈电压并联负反馈电流串联负反馈电流串联负反馈电流并联负反馈电流并联负反馈输入输入-串联、并联串联、并联输出输出-电流、电压电流、电压2.2.32.2.3负反馈放大电路的四种组态负反馈放大电路的四种组态1.1.电压电压串联串联负负反馈反馈 输出短路法判断是输出短路法判断是电
18、压反馈或电流反馈电压反馈或电流反馈 瞬时极性法判瞬时极性法判断正负反馈断正负反馈 根据反馈信号在输入端根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，与输入信号比较形式的不同，判断串联反馈和并联反馈判断串联反馈和并联反馈结论结论:电压负电压负反馈使输出反馈使输出电压趋于稳电压趋于稳定定u ud d=u ui iu uf f oFuRRRu11f2.2.电流并联负反馈电流并联负反馈结论结论:电流负反馈使电流负反馈使输出电流趋于稳定输出电流趋于稳定oiRRRiff3.3.电压并联负反馈电压并联负反馈4.4.电流串联负反馈电流串联负反馈例例2.2.1 2.2.1 试判别试判别图图(a)(a)和和(b)
19、(b)两个两两个两级放大电路中从运级放大电路中从运算放大器算放大器A A2 2输出端输出端引至引至A A1 1输入端的各输入端的各是何种类型和极性是何种类型和极性的反馈电路。的反馈电路。(b)(b)是电流并联负反馈是电流并联负反馈 (a)(a)是电压串联负反馈是电压串联负反馈 负反馈放大器的四种类型负反馈放大器的四种类型负反馈类型有四种组态负反馈类型有四种组态:电压串联负反馈电压串联负反馈 电压并联负反馈电压并联负反馈 电流串联负反馈电流串联负反馈 电流并联负反馈电流并联负反馈3.2 负反馈的类型及分析方法负反馈的类型及分析方法3.2.1 负反馈的类型负反馈的类型(1)根据反馈所采样的信号不同
20、，可以分为根据反馈所采样的信号不同，可以分为电压反馈和电流反馈。电压反馈和电流反馈。如果反馈信号取自电压信号，叫如果反馈信号取自电压信号，叫电压反馈电压反馈。如果反馈信号取自电流信号，叫如果反馈信号取自电流信号，叫电流反馈电流反馈。电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电电压负反馈具有稳定输出电压、减小输出电阻的作用。电流负反馈具有稳定输出电流、阻的作用。电流负反馈具有稳定输出电流、增大输出电阻的作用。增大输出电阻的作用。RLuoRLuo电压反馈采样的两种形式：电压反馈采样的两种形式：电流反馈采样的两种形式：电流反馈采样的两种形式：RLioiERLioiERf(2)根据反馈信号在输入端与输入信号
21、比较根据反馈信号在输入端与输入信号比较形式的不同，可以分为形式的不同，可以分为串联反馈串联反馈和和并联并联反馈反馈。反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号反馈信号与输入信号串联，即反馈电压信号与输入信号电压比较的，叫串联反馈。与输入信号电压比较的，叫串联反馈。反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流反馈信号与输入信号并联，即反馈信号电流与输入信号电流比较的，叫并联反馈。与输入信号电流比较的，叫并联反馈。串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈串联反馈使电路的输入电阻增大，并联反馈使电路的输入电阻减小。使电路的输入电阻减小。iifibib=i-if并联反馈并联反馈ufuiubeube=ui-uf串联
22、反馈串联反馈(3)交流反馈交流反馈与与直流反馈直流反馈有的反馈只对交流信号起作用，称为交流有的反馈只对交流信号起作用，称为交流反馈。有的反馈只对直流起作用，称为直反馈。有的反馈只对直流起作用，称为直流反馈。有的反馈对交直流均起作用。流反馈。有的反馈对交直流均起作用。在反馈网络中串接隔直电容，可以隔断直流，在反馈网络中串接隔直电容，可以隔断直流，此时反馈只对交流起作用。此时反馈只对交流起作用。在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可在起反馈作用的电阻两端并联旁路电容，可以使其只对直流起作用。以使其只对直流起作用。增加隔直电容增加隔直电容C后，后，Rf只对交流起反馈作用。只对交流起反馈作用。+C1R
23、B1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2RfC注：本电路中注：本电路中C1、C2也起到隔直作用。也起到隔直作用。增加旁路电容增加旁路电容C后，后，Rf只对直流起反馈作用。只对直流起反馈作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2CEC3C2+ECuoui+T1T2RfCRE1负反馈的分析方法负反馈的分析方法分析步骤：分析步骤：3、是否负反馈？、是否负反馈？4、是负反馈！那么是何种类型的负反、是负反馈！那么是何种类型的负反馈？（判断反馈的组态）馈？（判断反馈的组态）1、找出反馈网络（电阻）。、找出反馈网络（电阻）。2、是交流反馈还是直流反馈？、是交
24、流反馈还是直流反馈？判断负反馈的方法：判断负反馈的方法：瞬时极性法：瞬时极性法：假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，假设输出端信号有一定极性的瞬时变化，依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出依次经过反馈、比较、放大后，再回到输出端，若输出信号与原输出信号的变化极性相端，若输出信号与原输出信号的变化极性相反，则为负反馈。反之为正反馈。反，则为负反馈。反之为正反馈。如果是电压反馈，则要从输出电压的微如果是电压反馈，则要从输出电压的微小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出小变化开始。如果是电流反馈，则要从输出电流的微小变化开始。电流的微小变化开始。判断时在输入端也要反映出反馈信号与输判断时在输入端也
25、要反映出反馈信号与输入信号的比较关系。入信号的比较关系。例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uoufubeuc1ub2uc2ufube=ui-ufuc1ub2uc2uo+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rf例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。ubeuc1ub2uc2此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。此电路是电压串联负反馈，对直流不起作用。+C1RB1RC1RB21RB22RC2RE2RE1CEC3C2+ECuoui+T1T2Rfuf
26、59分析中用到了三极管的集电极与基极相位分析中用到了三极管的集电极与基极相位相反这一性质。相反这一性质。60我们这里分析的是交流信号，不要与直我们这里分析的是交流信号，不要与直流信号混淆。流信号混淆。分析中用到的电压、电流要在电路中标分析中用到的电压、电流要在电路中标出。并且注意符号的使用规则。出。并且注意符号的使用规则。如果反馈对交直流均起作用（本题即如果反馈对交直流均起作用（本题即是），可以用全量。是），可以用全量。瞬时极性法所判断的也是瞬时极性法所判断的也是相位的关系相位的关系。电路中两个信号的相位电路中两个信号的相位不是同相就是反不是同相就是反相相，因此若两个信号都上升，它们一定，因此
27、若两个信号都上升，它们一定同相；若另一个信号下降而另一个上升，同相；若另一个信号下降而另一个上升，它们一定反相。它们一定反相。例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif电压反馈电压反馈并联反馈并联反馈uoifib=i+ifuo此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。此电路是电压并联负反馈，对直流也起作用。+UCCRCC2C1Rfuiuoiibif三极管的静态工作点如何提供？三极管的静态工作点如何提供？能否在反馈回路加隔直电容？能否在反馈回路加隔直电容？不能！Rf为三极管提供静态电流！例：判断例：判断Rf是否
28、负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2电流反馈电流反馈并联反馈并联反馈iE2uFiFiBuC1uB2uC1uB2iB2iE2例：判断例：判断Rf是否负反馈，若是，判断反馈的组态。是否负反馈，若是，判断反馈的组态。电流并联负反馈。对直流也起作用，可电流并联负反馈。对直流也起作用，可以稳定静态工作点。以稳定静态工作点。uouiiiBiFuFRE2RfRE1RC1RC2+UCCiE2uC1uB2因为反馈电压：因为反馈电压：从输入端看，有：从输入端看，有：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负
29、反馈，所以该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈vd=vi-vF故为串联负反馈。故为串联负反馈。用用“瞬时极性法瞬时极性法”判断反馈极性：判断反馈极性：假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信假设某一瞬时，在放大电路的输入端加入一个正极性的输入信号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反号，按信号传输方向依次判断相关点的瞬时极性，直至判断出反馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则馈信号的瞬时极性。如果反馈信号的瞬时极性使净输入减小，则为负反馈；反之为正反馈。为负反馈；反之为正反馈。fRRRUU11of反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所
30、以是电压反馈。所以是电压反馈。一一.电压串联负反馈电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈分立电路电压串联负反馈RL vO vF vd(vbe)vO 电压负反馈的特性电压负反馈的特性稳定输出电压稳定输出电压稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电压稳定输出电压稳定输出电阻输出电阻 因为反馈电流：因为反馈电流：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈id=ii-iF从输入端看有：从输入端看有：反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。ffRURUUIoof故为并联负反馈。故为并联负反馈。二
31、二.电压并联负反馈电压并联负反馈分立电路电压并联负反馈分立电路电压并联负反馈+UCCRCC2C1RfuiuoibifiiffRURUUIioof反馈量与输出电压成比例，反馈量与输出电压成比例，所以是电压反馈。所以是电压反馈。根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电压串联负电压串联负反馈反馈id=ii-iF在输入端有在输入端有故为并联负反馈。故为并联负反馈。因为反馈电流：因为反馈电流：三三.电流并联负反馈电流并联负反馈 因为反馈电流：因为反馈电流：根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈又因为又
32、因为在输入端有在输入端有:id=iI-iFRRRIIfof反馈量与输出电流成比例，反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。所以是电流反馈。故为并联负反馈。故为并联负反馈。分立电路组成的电流并联负反馈分立电路组成的电流并联负反馈引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL iO iF id iO 因为反馈电压：因为反馈电压：Uf=ioRf根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为根据瞬时极性判断是负反馈，所以该电路为电流串联负电流串联负反馈反馈vd=vi-vF又因为又因为在输入端有在输入端有反
33、馈量与输出电流成比例，反馈量与输出电流成比例，所以是电流反馈。所以是电流反馈。故为串联负反馈。故为串联负反馈。四四.电流串联负反馈电流串联负反馈分立电路组成的电流串联负反馈分立电路组成的电流串联负反馈IO vF vd IO 引入电流负反馈的目的引入电流负反馈的目的稳定输出电流稳定输出电流稳定过程：稳定过程：负载变化时，负载变化时，输出电流稳定输出电流稳定输出电阻输出电阻RL 五.反馈类型及判别方法总结1.1.直流反馈与交流反馈直流反馈与交流反馈注意电容的注意电容的“隔直通交隔直通交”作用作用 例题例题1:试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反试判断下图电路中有哪些反馈支路，各是直流反馈还是
34、交流反馈？馈还是交流反馈？2.2.反馈极性：正反馈与负反馈反馈极性：正反馈与负反馈判定方法判定方法“瞬时极性法瞬时极性法”例题例题2:试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。试判断下列电路中反馈支路的反馈极性。vIvO-+RLR2R1对于串联反馈：对于串联反馈：输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性输入量与反馈量作用在不同的两点上，若瞬时极性相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。相同为负反馈，瞬时极性相反为正反馈。对于并联反馈：对于并联反馈：输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端输入量与反馈量作用在同一点上，若反馈元件两端瞬时极性相反为负反馈，瞬时极性相同为正反馈。瞬时极性相反为负反馈，
35、瞬时极性相同为正反馈。动画演示动画演示vO-+R4R5R3-+vIR1R23.取样方式取样方式电压反馈与电流反馈电压反馈与电流反馈 假设输出端交流短路（假设输出端交流短路（RL=0），即），即UO=0，若，若反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍反馈信号消失了，则为电压反馈；若反馈信号仍然存在，则为电流反馈。然存在，则为电流反馈。电压反馈：电压反馈：反馈信号的大小与输出电压成比反馈信号的大小与输出电压成比 例。例。判断方法判断方法输出短路法：输出短路法：电流反馈：电流反馈：反馈信号的大小与输出电流成比反馈信号的大小与输出电流成比 例。例。例题例题3:试判断下列电路中引入的反馈是电试判断下列
36、电路中引入的反馈是电压反馈还是电流反馈。压反馈还是电流反馈。串联反馈：串联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的两个电极。有：的两个电极。有：此时反馈信号与输入信号是电流相加减的关系。此时反馈信号与输入信号是电压相加减的关系。对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加对于运算放大器来说，反馈信号与输入信号同时加在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在在同相输入端或反相输入端，则为并联反馈；一个加在同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。同相输入端一个加在反相输入端则为串联反馈。对于三极管来说，反馈信号与输入信号同时加在三极对于三极管来说
37、，反馈信号与输入信号同时加在三极管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加管的基极或发射极，则为并联反馈；一个加在基极一个加在发射极则为串联反馈。在发射极则为串联反馈。并联反馈：并联反馈：反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路反馈信号与输入信号加在放大电路输入回路的同一个电极。有：的同一个电极。有：vd=vi-vFid=iI-iF 4.比较方式比较方式串联反馈和并联反馈串联反馈和并联反馈例题例题4:试判断下列电路中引入的反馈是串试判断下列电路中引入的反馈是串联反馈还是并联反馈。联反馈还是并联反馈。例题例题5:试判断下列电路中的反馈组态。试判断下列电路中的反馈组态。解解:电压串联负反馈。
38、电压串联负反馈。（a）：）：解解:电压并联负反馈。电压并联负反馈。（b）：）：动画演示动画演示（1）串联反馈）串联反馈 5.信号源对反馈效果的影响信号源对反馈效果的影响vd=vI-vF 所以所以vI应为恒压源，即信号源内阻应为恒压源，即信号源内阻RS越小越小越好。越好。要想反馈效果要想反馈效果明显，就要求明显，就要求vF变化能有效引起变化能有效引起vd的变化。的变化。（2）并联反馈）并联反馈id=iI-iF 所以所以iI应为恒流源，应为恒流源，即信号源内阻即信号源内阻RS越越大越好。大越好。要想反馈效果明要想反馈效果明显，就要求显，就要求iF变化能变化能有效引起有效引起id的变化。的变化。en
39、d基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回电反馈回电路路FfX iX+dooXXAofXXFfidXXX反馈电路的反馈电路的基本方程基本方程2.2.4 2.2.4 负反馈对放大电路性能的影响负反馈对放大电路性能的影响oodofdfoioFAFXXXXXXXXXA111FAAoo1FAo1反馈深度反馈深度定义：定义：基本放大基本放大电路电路AodXoX反馈回路反馈回路FfXiX+FAAXXAooioF1(2)(2)若若1FAo称为深度负反馈，此时称为深度负反馈，此时FAF1结论：结论：在在深度负反馈深度负反馈的情况下，放大倍数只与反的情况下，放大倍数只与反馈网络有关馈网络有关,即负反馈可以即负
40、反馈可以提高放大倍数的稳定性提高放大倍数的稳定性。1.1.对放大倍数的影响对放大倍数的影响FAAXXAooioF1(1)(1)负反馈削弱了输入信号，使净输入减小了，负反馈削弱了输入信号，使净输入减小了，因而放大电路的因而放大电路的放大倍数下降放大倍数下降 引入负反馈使电路的稳定性提高。引入负反馈使电路的稳定性提高。22)1(1)1()1(AFAFAFAFdAdAf11(1)AAF AAFAdAAFAdA11ffAf定量分析定量分析例例2.2.2 2.2.2 某负反馈放大器，放大倍数某负反馈放大器，放大倍数A A=10=104 4,反反馈系数馈系数F F=0.01=0.01，由于外部条件变化使，
41、由于外部条件变化使A A变化了变化了10%10%，求，求A Af f的相对变化量。的相对变化量。解：解：AdAAFAdA11ff%1.0%)10(01.010114ffAdA即即A A变化了变化了10%10%时，时，A Af f仅变化了仅变化了0.1%0.1%。2、改善放大电路的非线性失真、改善放大电路的非线性失真Aouiuo加反馈前加反馈前加反馈后加反馈后ufuiudAoF+改善改善uouo3 3、扩展放大电路的通频带扩展放大电路的通频带引入负反馈使电路的通频带宽度增加：引入负反馈使电路的通频带宽度增加：oofBFAB)1(fABoAoAFBF4 4、对输入、输出电阻的影响、对输入、输出电阻
42、的影响1.1.串联负反馈增大输入电阻：串联负反馈增大输入电阻：2.2.并联负反馈减小输入电阻：并联负反馈减小输入电阻：理解：理解：由于串联负反馈使净输入电压由于串联负反馈使净输入电压u ud d减小，减小，因而输入电流也减小，故输入电阻增大。因而输入电流也减小，故输入电阻增大。理解：理解：并联负反馈存在反馈电流并联负反馈存在反馈电流i if f，使输入，使输入电流电流i ii i增大，故输入电阻减小。增大，故输入电阻减小。3.电压负反馈使电路的输出电阻减小：电压负反馈使电路的输出电阻减小：理解：理解：电压负反馈目的是阻止电压负反馈目的是阻止 uo的变化，稳定的变化，稳定输出电压输出电压。放大电
43、路空载时放大电路空载时可等效右图框中可等效右图框中为电压源：为电压源：输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。输出电阻越小，输出电压越稳定，反之亦然。roesouoRL理解：理解：电流负反馈目的是阻止电流负反馈目的是阻止 io的变化，稳定的变化，稳定输出电流输出电流。放大电路空载时放大电路空载时可等效为右图框可等效为右图框中电流源：中电流源：输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。输出电阻越大，输出电流越稳定，反之亦然。4.电流负反馈使电路的输出电阻增加：电流负反馈使电路的输出电阻增加：roisoioRL由于运放的开环放大倍数很大，输入由于运放的开环放大倍数很大，输入电阻高，输出电阻小，在分析
44、时常将电阻高，输出电阻小，在分析时常将其理想化，称其所谓的其理想化，称其所谓的理想运放理想运放。理想运放的条件理想运放的条件oAir0or)uu(Auoo虚短路虚短路uu0iI放大倍数与负载无关。分析多放大倍数与负载无关。分析多个运放级联组合的线性电路时个运放级联组合的线性电路时可以分别对每个运放进行。可以分别对每个运放进行。虚开路虚开路运放工作在线性区的特点运放工作在线性区的特点1、在分析信、在分析信号运算电路号运算电路时对运放的时对运放的处理处理.2.3 2.3 集成运算放大器的线性应用集成运算放大器的线性应用2.2.分析运放组成的线性电路的出发点分析运放组成的线性电路的出发点虚短路虚短路
45、虚开路虚开路放大倍数与负载无关，放大倍数与负载无关，可以分开分析。可以分开分析。0iIuuu+uo_+uIi信号的放大、运算信号的放大、运算有源滤波电路有源滤波电路3.3.运放运放线性应线性应用用作用：作用：将信号按比例放大。将信号按比例放大。类型：类型：同相比例放大和反相比例放大。同相比例放大和反相比例放大。方法：方法：引入深度电压并联负反馈或电压串联引入深度电压并联负反馈或电压串联负反馈。这样输出电压与运放的开环负反馈。这样输出电压与运放的开环放大倍数无关，与输入电压和反馈系放大倍数无关，与输入电压和反馈系数有关。数有关。2.3.1 比例运算电路比例运算电路0uui i1 1=i if f
46、1ioFuuRR 11oFuuRAuR u uo o_ _+R RF FR R1 1R R2 2u ui ii i1 1i if f(1)(1)放大倍数放大倍数虚短路虚短路虚开路虚开路1 1、反相比例运算电路、反相比例运算电路结构特点：结构特点：负反馈引到反相输负反馈引到反相输入端，信号从反相端输入。入端，信号从反相端输入。虚开路虚开路(2)电路的输入电阻电路的输入电阻ri=平衡电阻，使输入端对地平衡电阻，使输入端对地的静态电阻相等，保证静的静态电阻相等，保证静态时输入级的对称性。态时输入级的对称性。R2=R1 /RFuo_+RFR1R2uii1if为保证一定的输入为保证一定的输入电阻，当放大
47、倍数电阻，当放大倍数大时，需增大大时，需增大RF，而大电阻的精度差，而大电阻的精度差，因此，因此，在放大倍数在放大倍数较大时，该电路结较大时，该电路结构不再适用。构不再适用。1iiuRi4.4.共模电压共模电压02uu电位为电位为0 0，虚地，虚地输入电阻小、共模电压输入电阻小、共模电压为为 0 0 以及以及“虚地虚地”是是反反相输入相输入的特点。的特点。_ _+R RF FR R1 1R R2 2u ui ii i1 1i if f(3)(3)反馈方式反馈方式电压并联负反馈电压并联负反馈输出电阻很小！输出电阻很小！反相比例电路的特点：反相比例电路的特点：1.共模输入电压为共模输入电压为0，因
48、此对运放的共模抑制比，因此对运放的共模抑制比要求低。要求低。2.由于电压负反馈的作用，由于电压负反馈的作用，输出电阻小输出电阻小，可认，可认为是为是0，因此，因此带负载能力强带负载能力强。3.由于并联负反馈的作用，由于并联负反馈的作用，输入电阻小输入电阻小，因此，因此对输入电流有一定的要求。对输入电流有一定的要求。4.在放大倍数较大时，该电路结构不再适用在放大倍数较大时，该电路结构不再适用。2 2、同相比例运算电路、同相比例运算电路_ _+R RF FR R1 1R R2 2u ui iu uo ou u-=u=u+=u=ui i1ioiFuuuRR1(1)FoiRuuR反馈方式：反馈方式：电
49、压串联负反馈。输入电阻高。电压串联负反馈。输入电阻高。11oFufiuRAuR 虚短路虚短路虚开路虚开路结构特点：结构特点：负反馈引到反负反馈引到反相输入端，信号从同相端相输入端，信号从同相端输入。输入。虚开路虚开路i ii ii if f同相比例电路的特点：同相比例电路的特点：3.共模输入电压为共模输入电压为ui，因此对运放的共模抑制比，因此对运放的共模抑制比要求高。要求高。1.由于由于电压电压负反馈的作用，负反馈的作用，输出电阻小输出电阻小，可认，可认为是为是0，因此，因此带负载能力强带负载能力强。2.由于由于串联串联负反馈的作用，负反馈的作用，输入电阻输入电阻大。大。思考：思考：R R1
50、 1时？时？_ _+u ui iu uo oiouuuu此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输此电路是电压并联负反馈，输入电阻大，输出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出出电阻小，在电路中作用与分离元件的射极输出器相同，但是电压跟随性能好。器相同，但是电压跟随性能好。3 3、电压跟随器、电压跟随器结构特点：结构特点：输出电压全输出电压全部引到反相输入端，信部引到反相输入端，信号从同相端输入。号从同相端输入。电压电压跟随器是同相比例运算跟随器是同相比例运算放大器的特例。放大器的特例。A Aufuf=1=111oFufiuRAuR 例 2.3.1 图示电路中,R1=50k,RF=100k,ui
